專利名稱：利用太陽(yáng)能電池布置產(chǎn)生電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及產(chǎn)生電源。特別地，本發(fā)明涉及包括太陽(yáng)能電池布置的裝置。
背景技術(shù)：
向例如移動(dòng)電話的便攜式設(shè)備提供集成的太陽(yáng)能電池布置以便使用太陽(yáng)能來(lái)對(duì)設(shè)備供電是已知的。也已知在此類的一些設(shè)備中使用太陽(yáng)能對(duì)設(shè)備的電池進(jìn)行充電。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種裝置，包括
太陽(yáng)能電池布置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的 一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池布置具有前表面和后表面，該太陽(yáng)能電池布置可操作于響應(yīng)于光入射在前表面上而產(chǎn)生電源；以及
感應(yīng)線圈布置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈布置是以下的至少一個(gè)
a)其配置成響應(yīng)于存在電場(chǎng)或電磁場(chǎng)擴(kuò)展通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面而產(chǎn)生電源， 以及
b)其配置成響應(yīng)于以交流電源供能，產(chǎn)生通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面的輻射電場(chǎng)或電磁場(chǎng)，
其中布置中的每個(gè)太陽(yáng)能電池部分地或大體上對(duì)于電磁場(chǎng)透明，并且其中感應(yīng)線圈布置與太陽(yáng)能電池的后表面并列而被支撐。
本發(fā)明的第二方面提供一種裝置，包括
太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置具有前表面和后表面，該太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置可操作于響應(yīng)于光入射于前表面上而產(chǎn)生電源；以及
感應(yīng)線圈裝置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈裝置是以下的至少一個(gè)
a)其配置成響應(yīng)于存在電場(chǎng)或電磁場(chǎng)擴(kuò)展通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面而產(chǎn)生電源， 以及
b)其配置成響應(yīng)于以交流電源供能，產(chǎn)生并且輻射通過(guò)感應(yīng)線圈裝置的平面的電場(chǎng)或電磁場(chǎng)，
其中太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置中的每個(gè)太陽(yáng)能電池部分地或大體上對(duì)于電磁場(chǎng)透明，并且其中感應(yīng)產(chǎn)生裝置與太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置的后表面并列而被支撐。


現(xiàn)在將僅通過(guò)示例參考附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中
圖1是總體上并入本發(fā)明的多個(gè)方面的設(shè)備的前表面的透視圖2是總體上圖1的設(shè)備的后表面的透視圖3是總體上圖1的設(shè)備的替代形式的后表面的透視圖4是示出圖1到圖3的設(shè)備的組件的示意圖5是示出在圖4中示出的組件的布置的示意平面圖；以及
圖6是示出圖1到圖3的設(shè)備的組件的示意圖。
具體實(shí)施方式
首先參考圖1，示出設(shè)備10，在該例子中設(shè)備10是移動(dòng)電話或智能電話。在附圖中可見的最大面是設(shè)備10的前表面。設(shè)備包括機(jī)殼11，其可以采取任意的形式。在設(shè)備 10的前表面中是觸摸屏12。觸摸屏12包括設(shè)備10的前表面的面積的大部分。在設(shè)備10 的前表面的一端是揚(yáng)聲器孔徑13并且另一端是麥克風(fēng)孔徑14。
在圖2和圖3中分別示出設(shè)備10的后表面的替代形式。
在圖2中，在設(shè)備10的后表面上提供太陽(yáng)能電 池布置15。太陽(yáng)能電池布置15占據(jù)設(shè)備10的后表面的一大半面積。
在圖3中，太陽(yáng)能電池布置15在尺寸上稍小。圖3的太陽(yáng)能電池布置15占據(jù)近似于設(shè)備10的后表面的一半面積。在設(shè)備10的后表面上還有閃光燈16,例如LED閃光燈和照相機(jī)透鏡17?？梢詾檎障鄼C(jī)透鏡17提供蓋子(未示出)。
圖2和圖3布置的太陽(yáng)能電池布置15包括一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池布置15與機(jī)殼11集成。替代地，太陽(yáng)能電池布置15可以固定地連接到機(jī)殼11。替代地， 太陽(yáng)能電池布置15可以提供為機(jī)殼11的可拆卸后殼的一部分。
在圖4中示出太陽(yáng)能電池布置15。圖4是示出設(shè)備10的一些組件的示意圖。然而，圖4并不精確地表示組件之間的空間關(guān)系，并且在一些方式上純粹是示意。
太陽(yáng)能電池布置15包括第一和第二連接導(dǎo)線18。圖4中示出的太陽(yáng)能電池布置 15的最上端表面構(gòu)成在圖2和圖3中可見的太陽(yáng)能電池布置15的一部分。
在太陽(yáng)能電池布置15下面布置有感應(yīng)線圈布置19。感應(yīng)線圈布置包括一個(gè)或多個(gè)纏繞的導(dǎo)體(在圖中不可見)。連接器20連接到感應(yīng)線圈布置19。
位于感應(yīng)線圈布置19下的是電池21。感應(yīng)線圈布置19位于太陽(yáng)能電池布置15 和電池21之間。盡管在圖4中，示出的太陽(yáng)能電池布置15與感應(yīng)線圈布置19分離，而該感應(yīng)線圈布置19示為與電池21分離，這純粹是示意性的。在設(shè)備10中，在太陽(yáng)能電池布置15和感應(yīng)線圈布置19之間沒(méi)有分離，或替代地，僅有相對(duì)小的分離。類似地，在感應(yīng)線圈布置19和電池21之間可以有很小的分離。如果太陽(yáng)能電池布置15和感應(yīng)線圈布置19形成設(shè)備10的后殼的一部分，則外殼的一部分可以存在于感應(yīng)線圈布置19和電池21之間。
在圖5中示出太陽(yáng)能電池布置15、感應(yīng)線圈布置19和電池21的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)。這里， 可以看出太陽(yáng)能電池布置15的覆蓋區(qū)完全包含感應(yīng)線圈布置19的覆蓋區(qū)。附加地，感應(yīng)線圈布置19的覆蓋區(qū)的中心點(diǎn)與太陽(yáng)能電池布置15的覆蓋區(qū)的中心點(diǎn)一致。在替代的布置中，太陽(yáng)能電池布置15的覆蓋區(qū)完全包含感應(yīng)線圈布置19的覆蓋區(qū)，但是它們的中心點(diǎn)并不一致。在另外的實(shí)施方式中，感應(yīng)線圈布置19的覆蓋區(qū)并不完全由太陽(yáng)能電池布置15 的覆蓋區(qū)包含。相反，線圈感應(yīng)19的至少一部分從太陽(yáng)能電池布置15的邊緣突出。在這些實(shí)施方式的一些中，太陽(yáng)能電池布置15和感應(yīng)線圈19的中心點(diǎn)一致。
太陽(yáng)能電池布置15可以包括單個(gè)的太陽(yáng)能電池，或可以包括多個(gè)彼此連接的太陽(yáng)能電池。每個(gè)太陽(yáng)能電池可以是多晶的，或其可以是單晶的。太陽(yáng)能電池包括P摻雜層和η摻雜層，在其最上表面上具有多個(gè)導(dǎo)電觸點(diǎn)，而在其最后表面上具有多個(gè)金屬接點(diǎn)。替代地，太陽(yáng)能電池布置包括染料敏化太陽(yáng)能電池。
在常規(guī)的太陽(yáng)能電池中，后表面是完全金屬化的。金屬化提供了有效的電極，并且由此最小化電池內(nèi)的電子空穴重組。然而，太陽(yáng)能電池布置15不具有完全的金屬化后表面。相反，太陽(yáng)能電池布置的后表面提供有包括透明導(dǎo)體的電極。后表面電極在其對(duì)于電磁場(chǎng)至少部分透明的意義上來(lái)說(shuō)是透明的。有利地，后表面電極大體上對(duì)于電磁場(chǎng)透明。
例如，太陽(yáng)能電池布置15可以是薄膜太陽(yáng)能電池布置并且在其后表面上并有薄膜導(dǎo)體。薄膜導(dǎo)體可以包括薄金屬層，例如包括有鋁、銅或者金。由于其相對(duì)小的厚度尺寸， 薄膜導(dǎo)體至少部分對(duì)于電磁場(chǎng)透明。然而，因?yàn)槠浒▽?dǎo)電材料，其能夠充分起到用于太陽(yáng)能電池布置15的電極的作用。
例如，太陽(yáng)能電池布置15可以包括具有本征薄層(HIT)太陽(yáng)能電池的一個(gè)或多個(gè)的異質(zhì)結(jié)，如由三洋所生產(chǎn)的。
感應(yīng)線圈布置19包括一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)體，每個(gè)形成進(jìn)線圈中。感應(yīng)線圈布置19 的整體形式是相對(duì)薄的環(huán)形物，并且可以說(shuō)成是像墊圈。感應(yīng)線圈布置19可以采取任意合適的形式。其在形狀上不需要是圓形或橢圓形，而替代的可以是正方形或矩形。感應(yīng)線圈布置19有利地覆蓋相對(duì)大的面積。感應(yīng)線圈布置19可以具有任意合適的厚度，盡管薄布置可以在例如移動(dòng)電話的便攜式設(shè)備中是有益的，在便攜式設(shè)備中，設(shè)計(jì)者努力最小化設(shè)備體積。
現(xiàn)在將參考圖6來(lái)描述設(shè)備10內(nèi)的太陽(yáng)能電池布置15和感應(yīng)線圈布置19的連接。
在圖6中，不出的設(shè)備10包括功率管理芯片。包括在功率管理芯片25內(nèi)的是充電模塊26。充電模塊被連接以向電池21提供充電功率。功率管理芯片被連接以從電池21 接收電力。功率管理芯片25管理向核27提供功率。設(shè)備10的其他特征為了方便而從圖 6省略。
感應(yīng)線圈19示出為連接到感應(yīng)電源轉(zhuǎn)換模塊28。感應(yīng)電源轉(zhuǎn)換模塊28包括整流和其他電路。感應(yīng)電源轉(zhuǎn)換模塊2 8操作于向功率管理芯片25提供電源，在存在合適頻率的激勵(lì)電磁場(chǎng)下，感應(yīng)線圈布置19提供電源。
功率管理芯片25配置成測(cè)量由感應(yīng)電源轉(zhuǎn)換模塊28所提供的電源的參數(shù)。取決于接收到的功率以及設(shè)備10的核27和其他組件所需的功率水平，功率管理芯片25可以使用由感應(yīng)功率轉(zhuǎn)換模塊28所提供的電源來(lái)通過(guò)充電模塊26對(duì)電池21充電、對(duì)設(shè)備的組件進(jìn)行供電，例如核27，或?qū)υO(shè)備10的組件進(jìn)行供電以及對(duì)電池21進(jìn)行充電。
太陽(yáng)能電池布置15連接到太陽(yáng)能功率轉(zhuǎn)換模塊29。太陽(yáng)能功率模塊29配置成向功率管理芯片25提供電源，電源已經(jīng)由太陽(yáng)能電池布置15響應(yīng)于光入射到太陽(yáng)能電池布置15的最上層表面而產(chǎn)生。太陽(yáng)能功率轉(zhuǎn)換模塊29可以采取任意合適的形式。
功率管理芯片25配置成測(cè)量從太陽(yáng)能功率轉(zhuǎn)換模塊29所接收的功率的參數(shù)。功率管理芯片25配置成使用測(cè)量的參數(shù)來(lái)做出如何使用提供的功率的決定。功率管理芯片 25可以對(duì)設(shè)備10的核27和其他組件進(jìn)行供電，或其可以使用充電模塊26來(lái)對(duì)電池21進(jìn)行充電，或其可以同時(shí)執(zhí)行這些功能的二者。
設(shè)備10能夠通過(guò)接收到的太陽(yáng)能或通過(guò)接收到的電磁場(chǎng)能量來(lái)被供電和/或充電。此外，這在沒(méi)有將太陽(yáng)能電池布置15和感應(yīng)線圈布置19提供在機(jī)殼11的外部表面上的不同位置處來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樘?yáng)能電池布置15沒(méi)有金屬襯底，太陽(yáng)能電池布置15并不阻止或入射電磁場(chǎng)能量。相反，此類的入射電磁場(chǎng)能量可以激勵(lì)感應(yīng)線圈布置19、其效果可以由感應(yīng)功率轉(zhuǎn)換模塊28來(lái)向功率管理芯片25提供電源。
這可以允許更大的設(shè)計(jì)靈活度。附加地，其可以允許使用具有比利用相應(yīng)的設(shè)備可能實(shí)現(xiàn)的更大面積來(lái)使用太陽(yáng)能電池布置，在該相應(yīng)的設(shè)備中，太陽(yáng)能電池和感應(yīng)線圈位于設(shè)備機(jī)殼的不同位置。附加地，就覆蓋區(qū)而言，其可以允許使用更大的感應(yīng)線圈布置。 替代地，上述的特征可以允許設(shè)備對(duì)于太陽(yáng)能電池的給定區(qū)域和/或感應(yīng)線圈布置19的覆蓋區(qū)具有更小的機(jī)殼。
為了使用太陽(yáng)能，用戶通常將他們的設(shè)備面向下放置在表面上，從而太陽(yáng)能電池布置15的上表面將面對(duì)天空。相反地，為了使用電磁感應(yīng)充電，用戶通常將他們的設(shè)備后表面向下放置在感應(yīng)充電墊或面板之上。這樣，對(duì)于設(shè)備10來(lái)說(shuō)，通常不太可能有同時(shí)提供有太陽(yáng)能電池和電磁感應(yīng)功率。這樣，功率管理芯片25可以采取比需要其來(lái)同時(shí)提供電磁感應(yīng)功率和太陽(yáng)能功率使用的情形更為簡(jiǎn)單的形式。
應(yīng)該注意到的是上述的實(shí)施方式不應(yīng)該被理解為限制性的。一旦本說(shuō)明書，其他的變形和修改對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。
例如，設(shè)備10不需要是移動(dòng)電話或智能電話，而是替代的可以是專用衛(wèi)星導(dǎo)航設(shè)備、個(gè)人媒體播放器或者任意其他便攜式手持設(shè)備。其可以代替的是計(jì)算機(jī)，例如膝上型或筆記本計(jì)算機(jī)。另外，除了或替代觸摸屏12以外，該設(shè)備可以提供有硬件按鍵。
替代地，設(shè)備10可以是充電器。在該實(shí)施方式中，設(shè)備10包括可充電電池和配置用于使用從入射光或電磁場(chǎng)產(chǎn)生的電力來(lái)對(duì)電池進(jìn)行充電的電路。
設(shè)備10可以配置成從而允許電池可拆卸并且隨后安裝在另一設(shè)備中，用于利用太陽(yáng)能或電磁能對(duì)另一設(shè)備進(jìn)行供電而不需要另一設(shè)備提供有用于從此類的能量產(chǎn)生電力的裝置。
替代地，設(shè)備10可以提供有充電電路。這里，一旦設(shè)備10的電池已經(jīng)被充電，則電荷形式的電能可以通過(guò)充電電路向另一設(shè)備的電池傳輸。這也允許另一個(gè)設(shè)備以太陽(yáng)能或電磁能來(lái)供能而不需要另一個(gè)設(shè)備提供有用于從此類的能量產(chǎn)生電力的裝置。
在另一個(gè)替代的實(shí)施方式中，設(shè)備10可以提供有感應(yīng)充電電路，其配置成選擇性地以交流電能對(duì)感應(yīng)線圈布置19進(jìn)行供能。這里，一旦設(shè)備10的電池已經(jīng)被充電，電能可以通過(guò)感應(yīng)充電電路和感應(yīng)線圈布置19向另一個(gè)設(shè)備傳輸。通過(guò)這種方式，設(shè)備10可以提供有感應(yīng)充電墊或板的功能性。物理地，設(shè)備10可以包括機(jī)殼，該機(jī)殼具有上表面，在該上表面上存在太陽(yáng)能電池布置15的上表面。感應(yīng)線圈布置位于太陽(yáng)能電池布置15的與上表面相反的側(cè)。當(dāng)操作在感應(yīng)充電模式中時(shí)，另一個(gè)設(shè)備放置在設(shè)備10的最上表面上，從而另一個(gè)設(shè)備內(nèi)的感應(yīng)線圈布置與當(dāng)由交流電信號(hào)供能時(shí)由感應(yīng)線圈布置產(chǎn)生的磁場(chǎng)耦合。 這允許另一個(gè)設(shè)備以太陽(yáng)能供電，而不需要另一個(gè)設(shè)備提供有從太陽(yáng)能產(chǎn)生電力的裝置以及不需要設(shè)備10和另一個(gè)設(shè)備之間的電連接。
仍在另一個(gè)替代實(shí)施方式中，設(shè)備10配置用于使用感應(yīng)線圈布置19 二者來(lái)從入射電磁場(chǎng)產(chǎn)生電力以及提供充電電磁場(chǎng)，用于對(duì)另一個(gè)設(shè)備充電。清楚地，設(shè)備10并不同時(shí)在兩種模式下操作。
此外，本說(shuō)明書的公開應(yīng)該理解為包括這里明確或不明確公開的任意新穎性特征或任意新穎性組合或其的任意概括，以及在本申請(qǐng)的審查期間，從其導(dǎo)出的任意應(yīng)用，可以明確地表達(dá)新的權(quán)利要求來(lái)覆蓋 任意此類的特征和/或此類特征的組合。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括 太陽(yáng)能電池布置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池布置具有前表面和后表面，該太陽(yáng)能電池布置可操作于響應(yīng)于光入射在所述前表面上而產(chǎn)生電源；以及 感應(yīng)線圈布置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，所述感應(yīng)線圈布置是以下的至少一個(gè) a)其配置成響應(yīng)于存在電場(chǎng)或電磁場(chǎng)擴(kuò)展通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面而產(chǎn)生電源，以及 b)其配置成響應(yīng)于以交流電源供能，產(chǎn)生并且輻射通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面的電場(chǎng)或電磁場(chǎng)， 其中所述布置中的每個(gè)太陽(yáng)能電池部分地或大體上對(duì)于所述電磁場(chǎng)透明，并且其中所述感應(yīng)線圈布置與所述太陽(yáng)能電池的后表面并列而被支撐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述布置中的太陽(yáng)能電池或每個(gè)太陽(yáng)能電池包括薄膜導(dǎo)體后電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述太陽(yáng)能電池的覆蓋區(qū)的中心部分大體上與所述感應(yīng)線圈布置的覆蓋區(qū)的中心部分一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述太陽(yáng)能電池的覆蓋區(qū)大體上與所述感應(yīng)線圈布置的覆蓋區(qū)一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述感應(yīng)線圈布置的覆蓋區(qū)完全落入到所述太陽(yáng)能電池的覆蓋區(qū)內(nèi)。
6.根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的裝置，其中所述太陽(yáng)能電池布置包括這樣類型的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，所述類型的太陽(yáng)能電池包括具有本征薄層的異質(zhì)結(jié)。
7.一種裝置，包括 太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置具有前表面和后表面，該太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置可操作于響應(yīng)于光入射于前表面上而產(chǎn)生電源；以及 感應(yīng)線圈裝置，包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈，感應(yīng)線圈裝置是以下的至少一個(gè) a)其配置成響應(yīng)于存在電場(chǎng)或電磁場(chǎng)擴(kuò)展通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面而產(chǎn)生電源，以及 b)其配置成響應(yīng)于以交流電源供能，產(chǎn)生并且輻射通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面的電場(chǎng)或電磁場(chǎng)， 其中所述太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置中的每個(gè)太陽(yáng)能電池部分地或大體上對(duì)于電磁場(chǎng)透明，并且其中所述感應(yīng)線圈裝置與所述太陽(yáng)能產(chǎn)生裝置的后表面并列而被支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池的每一個(gè)包括薄膜導(dǎo)體后電極。
9.一種設(shè)備，包括如任意前述權(quán)利要求所述的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備是移動(dòng)通信設(shè)備，例如移動(dòng)電話或智能電話。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備包括可充電電池以及充電電路，用于為另一個(gè)設(shè)備充電。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述充電電路配置成向所述一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈提供交流電源。
全文摘要
一種裝置，包括太陽(yáng)能電池布置，該太陽(yáng)能電池布置包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池布置具有前表面和后表面，該太陽(yáng)能電池布置可操作于響應(yīng)于光入射在前表面上而產(chǎn)生電源。其包括感應(yīng)線圈布置，該感應(yīng)線圈布置包括在平面結(jié)構(gòu)中布置的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)線圈。感應(yīng)線圈布置配置成響應(yīng)于存在電場(chǎng)或電磁場(chǎng)擴(kuò)展通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面而產(chǎn)生電源，和/或配置成響應(yīng)于以交流電源供能，產(chǎn)生并且輻射通過(guò)感應(yīng)線圈布置的平面的電場(chǎng)或電磁場(chǎng)。布置中的每個(gè)太陽(yáng)能電池部分地或大體上對(duì)于電磁場(chǎng)透明，并且其中感應(yīng)線圈布置與太陽(yáng)能電池的后表面并列而被支撐。
文檔編號(hào)H01L31/02GK103003950SQ201080066232
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者M·J·納斯卡利, P·沃里, L·米爾伊萊南, C·多布林 申請(qǐng)人:諾基亞公司